DE102012101393A1 - Method for producing an optoelectronic semiconductor component and optoelectronic semiconductor component - Google Patents
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Abstract
In mindestens einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils (1) umfasst dieses einen Leuchtdiodenchip (2) mit einer Strahlungshauptseite (20) sowie ein Konversionselement (3). Das Konversionselement (3) ist zu einer Umwandlung von vom Leuchtdiodenchip (2) emittierter Primärstrahlung in eine hiervon verschiedene Sekundärstrahlung eingerichtet. Eine Dicke und/oder eine Materialzusammensetzung des Konversionselements (3) ist über die Strahlungshauptseite (20) hinweg gezielt variiert.In at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component (1), this comprises a light-emitting diode chip (2) with a main radiation side (20) and a conversion element (3). The conversion element (3) is set up to convert primary radiation emitted by the light-emitting diode chip (2) into a different secondary radiation. A thickness and / or a material composition of the conversion element (3) is selectively varied over the main radiation side (20).
Description
Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils angegeben. An optoelectronic semiconductor component is specified. In addition, a method for producing an optoelectronic semiconductor device is specified.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil anzugeben, bei dem ein an einer Strahlungshauptseite mittels eines Konversionselements erzeugter Farbort effizient und gezielt einstellbar ist. An object to be solved is to specify an optoelectronic semiconductor component in which a color location generated on a main radiation side by means of a conversion element can be set efficiently and in a targeted manner.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Verfahren und durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved inter alia by a method and by an optoelectronic semiconductor component having the features of the independent patent claims. Preferred developments are specified in the dependent claims.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Halbleiterbauteil einen oder mehrere Leuchtdiodenchips auf. Der mindestens eine Leuchtdiodenchip umfasst eine Strahlungshauptseite. Insbesondere ist die Strahlungshauptseite senkrecht zu einer Wachstumsrichtung einer Halbleiterschichtenfolge des Leuchtdiodenchips orientiert. Bevorzugt ist der Leuchtdiodenchip dazu eingerichtet, im Betrieb ultraviolettes, sichtbares und/oder nahinfrarotes Licht zu emittieren. Zum Beispiel emittiert der Leuchtdiodenchip blaues Licht, etwa im Spektralbereich zwischen einschließlich 430 nm und 480 nm. In accordance with at least one embodiment, the optoelectronic semiconductor component has one or more light-emitting diode chips. The at least one light-emitting diode chip comprises a main radiation side. In particular, the main radiation side is oriented perpendicular to a growth direction of a semiconductor layer sequence of the light-emitting diode chip. The light-emitting diode chip is preferably set up to emit ultraviolet, visible and / or near-infrared light during operation. For example, the LED chip emits blue light, for example in the spectral range between 430 nm and 480 nm inclusive.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil eines oder mehrere Konversionselemente. Das Konversionselement ist zu einer Umwandlung einer vom Leuchtdiodenchip im Betrieb emittierten Primärstrahlung in eine hiervon verschiedene Sekundärstrahlung eingerichtet. Die Sekundärstrahlung weist bevorzugt eine größere Wellenlänge auf als die Primärstrahlung. Das Konversionselement kann einen oder mehrere verschiedene Leuchtstoffe aufweisen. In accordance with at least one embodiment, the semiconductor component comprises one or more conversion elements. The conversion element is set up to convert a primary radiation emitted by the light-emitting diode chip during operation into a secondary radiation different therefrom. The secondary radiation preferably has a greater wavelength than the primary radiation. The conversion element can have one or more different phosphors.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils ist das Konversionselement mindestens oder ausschließlich über der Strahlungshauptseite des Leuchtdiodenchips aufgebracht. Das Konversionselement kann unmittelbar auf die Strahlungshauptseite aufgebracht sein. Es kann das Konversionselement die Strahlungshauptseite berühren. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the conversion element is applied at least or exclusively over the main radiation side of the light-emitting diode chip. The conversion element can be applied directly to the main radiation side. The conversion element can touch the main radiation side.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils ist eine Dicke und/oder eine Materialzusammensetzung des Konversionselements über die Strahlungshauptseite hinweg gezielt variiert. Mit anderen Worten weist das Konversionselement in eine Richtung senkrecht zu und an verschiedenen Stellen über der Strahlungshauptseite, voneinander verschiedene Dicken und/oder voneinander verschiedene Materialzusammensetzungen auf. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, a thickness and / or a material composition of the conversion element is specifically varied over the main radiation side. In other words, the conversion element in a direction perpendicular to and at different locations on the main radiation side, different thicknesses and / or mutually different material compositions.
In mindestens einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst dieses einen Leuchtdiodenchip mit einer Strahlungshauptseite sowie ein Konversionselement. Das Konversionselement ist zu einer Umwandlung von vom Leuchtdiodenchip emittierter Primärstrahlung in eine hiervon verschiedene Sekundärstrahlung eingerichtet. Eine Dicke und/oder eine Materialzusammensetzung des Konversionselements ist über die Strahlungshauptseite hinweg variiert. In at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the latter comprises a light-emitting diode chip with a main radiation side and a conversion element. The conversion element is set up to convert primary radiation emitted by the light-emitting diode chip into a different secondary radiation. A thickness and / or a material composition of the conversion element is varied over the main radiation side.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform das Halbleiterbauteils weist der Leuchtdiodenchip mehrere elektrisch unabhängig voneinander ansteuerbare Chipsegmente auf. Bei dem Leuchtdiodenchip kann es sich um einen so genannten Multi-Pixel-Chip handeln. Die Chipsegmente können monolithisch integriert sein. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the light-emitting diode chip has a plurality of chip segments which can be controlled independently of one another. The light-emitting diode chip may be a so-called multi-pixel chip. The chip segments can be monolithically integrated.
Multi-Pixel-Chip bedeutet insbesondere, dass die einzelnen Chipsegmente eine identische Halbleiterschichtenfolge aufweisen, im Rahmen der Herstellungstoleranzen. Die einzelnen Chipsegmente sind zum Beispiel dadurch erzeugt, dass ein einzelner, vergleichsweise großer Leuchtdiodenchip an einem Träger angebracht wird und dann beispielsweise mittels Ätzen in die Chipsegmente unterteilt wird. Nach dem Vereinzeln zu den Chipsegmenten werden die Chipsegmente nicht mehr relativ zu dem Träger, auf dem der Leuchtdiodenchip angebracht wurde, bewegt. Ebenso kann das Unterteilen in die Chipsegmente an einem Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge erfolgen und ein Umbonden auf den Träger erfolgt erst nach dem Vereinzeln zu den Chipsegmenten. Der Begriff Multi-Pixel-Chip bedeutet somit bevorzugt, dass die einzelnen Chipsegmente des Leuchtdiodenchips nach dem epitaktischen Wachsen nicht mehr relativ zueinander bewegt werden. Ein Abstand zwischen benachbarten Chipsegmenten kann zwischen einschließlich 1 µm und 50 µm oder zwischen einschließlich 1 µm und 10 µm liegen. Multi-pixel chip means, in particular, that the individual chip segments have an identical semiconductor layer sequence, within the scope of the manufacturing tolerances. The individual chip segments are produced, for example, by attaching a single comparatively large light-emitting diode chip to a carrier and then dividing it into the chip segments, for example by means of etching. After singulation to the chip segments, the chip segments are no longer moved relative to the carrier on which the LED chip has been mounted. Likewise, the subdivision into the chip segments can take place on a growth substrate for the semiconductor layer sequence, and re-bonding to the carrier takes place only after singulation to the chip segments. The term multi-pixel chip thus preferably means that the individual chip segments of the light-emitting diode chip are no longer moved relative to each other after the epitaxial growth. A distance between adjacent chip segments may be between 1 μm and 50 μm inclusive, or between 1 μm and 10 μm inclusive.
Monolithisch integriert kann bedeuten, dass die Halbleiterschichtenfolge über alle Chipsegmente eine mindestens stellenweise durchgehende Halbleiterschichtenfolge ist, insbesondere an einer n-dotierten Seite der Halbleiterschichtenfolge. Eine aktive Zone des Leuchtdiodenchips, die parallel zu der Strahlungshauptseite ausgerichtet sein kann, erstreckt sich bevorzugt nicht durchgehend über die einzelnen Chipsegmente. Monolithically integrated can mean that the semiconductor layer sequence over all chip segments is an at least in places continuous semiconductor layer sequence, in particular on an n-doped side of the semiconductor layer sequence. An active zone of the LED chip, which may be aligned parallel to the main radiation side, preferably does not extend continuously over the individual chip segments.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils ist das Konversionselement in Teilelemente unterteilt. Die Teilelemente sind bevorzugt lateral nebeneinander angeordnet. Lateral nebeneinander bedeutet insbesondere entlang einer Richtung parallel zu der Strahlungshauptseite. Benachbarte Teilelemente des Konversionselements können sich berühren oder können voneinander beabstandet sein.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the conversion element is subdivided into subelements. The sub-elements are preferably arranged laterally next to one another. lateral side by side means in particular along a direction parallel to the main radiation side. Adjacent sub-elements of the conversion element may touch or may be spaced apart.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils sind mindestens zwei Chipsegmente mit Teilelementen des Konversionselements versehen. Die Teilelemente unterscheiden sich in ihrer Dicke und/oder ihrer Materialzusammensetzung voneinander. Durch solche Chipsegmente und Teilelemente ist es möglich, eine dichte Packung von elektrisch einzeln ansteuerbaren Pixeln, die im Betrieb etwa unterschiedliche Farben emittieren, herzustellen. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, at least two chip segments are provided with partial elements of the conversion element. The sub-elements differ in their thickness and / or their material composition from each other. By means of such chip segments and sub-elements, it is possible to produce a dense package of individually controllable pixels which emit different colors during operation.
Eine andere Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, unterschiedlich emittierende Einzelpixel durch ein Zusammensetzen verschiedener Leuchtdiodenchips mit unterschiedlichen Halbleiterschichtenfolgen und/oder mit unterschiedlichen Konverterschichten herzustellen. Dies führt allerdings zu vergleichsweise großen Abständen zwischen den Einzelpixeln von typischerweise mehr als 100 µm und ist außerdem aufwendig in der Herstellung.Another possibility for achieving this is to produce differently emitting individual pixels by assembling different light-emitting diode chips with different semiconductor layer sequences and / or with different converter layers. However, this leads to comparatively large distances between the individual pixels of typically more than 100 microns and is also expensive to manufacture.
Weiterhin können Multi-Pixel-Chips dadurch hergestellt werden, dass über eine Fototechnik unterschiedlich farbig emittierende Halbleiterschichtenfolgen an verschiedenen Stellen des Leuchtdiodenchips gewachsen werden. Dies ist allerdings mit einem sehr großen Aufwand verbunden. Eine individuelle Farborteinstellung ist mit einem solchen Verfahren nicht möglich.In addition, multi-pixel chips can be produced by growing semiconductor layer sequences having different color emissions at different points of the light-emitting diode chip using a photographic technique. However, this is associated with a very large effort. An individual color setting is not possible with such a method.
Ein Aufkleben von beispielsweise individuellen Konverterplättchen, etwa aus Keramik, für jedes der Pixel ist aufgrund einer herstellungsbedingten Bandbreite der Halbleiterchips und der Keramikplättchen und der geringen geometrischen Dimensionen mit einem großen Logistikaufwand und Handhabungsaufwand verbunden. Diese Schwierigkeiten können durch ein hier beschriebenes Halbleiterbauteil und durch ein hier beschriebenes Verfahren überwunden werden. Sticking, for example, individual converter plates, such as ceramic, for each of the pixels is due to a manufacturing-related bandwidth of the semiconductor chips and ceramic plates and the small geometric dimensions associated with a large logistics effort and handling. These difficulties can be overcome by a semiconductor device described herein and by a method described herein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils bildet der Leuchtdiodenchip eine einzige elektrisch ansteuerbare Einheit. Mit anderen Worten ist der Leuchtdiodenchip dann nicht in Chipsegmente, die einzeln ansteuerbar sind, unterteilt. Bevorzugt weist der Leuchtdiodenchip dann eine vergleichsweise große Strahlungshauptseite auf, beispielsweise von mindestens 0,75 mm × 0,75 mm oder von mindestens 1 mm × 1 mm oder von mindestens 1,4 mm × 1,4 mm. Die Strahlungshauptseite weist, in Draufsicht gesehen, beispielsweise eine quadratische oder rechteckige Grundform auf.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the light-emitting diode chip forms a single, electrically controllable unit. In other words, the LED chip is then not divided into chip segments, which are individually controllable. Preferably, the LED chip then has a comparatively large main radiation side, for example of at least 0.75 mm × 0.75 mm or of at least 1 mm × 1 mm or of at least 1.4 mm × 1.4 mm. The main radiation side has, for example, seen in plan view, for example, a square or rectangular basic shape.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Konversionselement oder mindestens eines der Teilelemente des Konversionselements in Form eines Symbols, Piktogramms oder mindestens eines Schriftzeichens strukturiert, in Draufsicht auf die Strahlungshauptseite gesehen. Es ist möglich, dass das Konversionselement oder das betreffende Teilelement ein Positiv oder ein Negativ des darzustellenden Zeichens ist. In accordance with at least one embodiment, the conversion element or at least one of the partial elements of the conversion element is structured in the form of a symbol, pictogram or at least one character, viewed in plan view on the main radiation side. It is possible that the conversion element or the relevant subelement is a positive or a negative of the character to be displayed.
Hierdurch ist erreichbar, dass in einem Bereich neben dem Konversionselement oder dem Teilelement eine andere Farbe von dem Halbleiterbauteil emittiert wird als in Bereichen der Strahlungshauptseite, die von dem Konversionselement oder von dem Teilelement bedeckt sind. Somit lässt sich ein Zeichen mit dem Leuchtdiodenchip einfach darstellen.This makes it possible to emit a different color from the semiconductor component in a region next to the conversion element or the subelement than in regions of the main radiation side which are covered by the conversion element or by the subelement. Thus, a character with the LED chip can be easily represented.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils bedeckt das Konversionselement höchstens 40 % oder höchstens 30 % oder höchstens 20 % der Strahlungshauptseite. Mit anderen Worten ist dann ein Großteil der Strahlungshauptseite frei von dem Konversionselement.According to at least one embodiment of the semiconductor device, the conversion element covers at most 40% or at most 30% or at most 20% of the main radiation side. In other words, then a major part of the main radiation side is free of the conversion element.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils bedeckt das Konversionselement mindestens 90 % oder mindestens 95 % der Fläche der Strahlungshauptseite. Mit anderen Worten ist dann die Strahlungshauptseite im wesentlichen vollständig von dem Konversionselement bedeckt. Insbesondere ist die gesamte Strahlungshauptseite, mit Ausnahme von eventuell vorhandenen Anschlussbereichen wie Bondpads, von dem Konversionselement bedeckt.According to at least one embodiment of the semiconductor device, the conversion element covers at least 90% or at least 95% of the area of the main radiation side. In other words, then the main radiation side is substantially completely covered by the conversion element. In particular, the entire main radiation side, with the exception of any connection areas such as bonding pads, is covered by the conversion element.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Konversionselement mindestens zwei der Teilelemente auf. Eines oder mehrere erste Teilelemente bilden ein Positiv des darzustellenden Zeichens. Ein oder mehrere zweite der Teilelemente bilden dann ein Negativ des darzustellenden Zeichens. Die ersten und die zweiten Teilelemente sind bevorzugt lateral nebeneinander angeordnet und können sich berühren oder können voneinander separiert sein. In accordance with at least one embodiment, the conversion element has at least two of the partial elements. One or more first sub-elements form a positive of the character to be displayed. One or more second of the sub-elements then form a negative of the character to be displayed. The first and the second sub-elements are preferably arranged laterally next to one another and can touch or can be separated from one another.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Konversionselement mehrere lateral nebeneinander angeordnete Teilelemente auf, die sich in ihrer Materialzusammensetzung voneinander unterscheiden. Mindestens ein Teil der Teilelemente ist dazu eingerichtet, eine Strahlung einer ersten Wellenlänge zu erzeugen und ein anderer Teil der Teilelemente ist dazu eingerichtet, eine hiervon verschiedene Strahlung zu erzeugen. Beispielsweise dient ein Teil der Teilelemente dazu, zusammen mit der von den Leuchtdiodenchip emittierten Primärstrahlung weißes Licht zu generieren. Der andere Teil der Teilelemente kann dazu eingerichtet sein, beispielsweise rotes oder rot-weißes Licht zu erzeugen. According to at least one embodiment, the conversion element has a plurality of laterally juxtaposed sub-elements, which differ in their material composition from each other. At least a portion of the sub-elements is configured to generate radiation of a first wavelength and another portion of the sub-elements is configured to generate a radiation different therefrom. For example, a part of the sub-elements serves to generate white light together with the primary radiation emitted by the light-emitting diode chip. The other part of the Sub-elements may be configured to produce, for example, red or red-white light.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil eine abbildende Optik. Bei der Optik kann es sich um eine Linse oder um ein Linsensystem handeln. Auch eine abbildende Optik mittels Reflexion ist realisierbar.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor component comprises an imaging optic. The optics may be a lens or a lens system. An imaging optic by means of reflection can also be realized.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Optik dazu eingerichtet, die Chipsegmente und/oder die Teilelemente des Konversionselements und/oder das darzustellende Zeichen, zu dem das Konversionselement oder die Teilelemente geformt sind, auf eine zu beleuchtende Fläche zu projizieren. Bei der zu beleuchtenden Fläche kann es sich um eine Fläche außerhalb eines tragbaren Geräts, beispielsweise eines Mobiltelefons, in das das Halbleiterbauteil eingebaut ist, handeln. In accordance with at least one embodiment, the optics is configured to project the chip segments and / or the subelements of the conversion element and / or the character to be displayed, to which the conversion element or the subelements are shaped, onto a surface to be illuminated. The surface to be illuminated may be an area outside a portable device, such as a mobile phone, in which the semiconductor device is incorporated.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement mehrere übereinander gestapelte Lagen. Es folgen die Lagen in einer Richtung senkrecht zu der Strahlungshauptseite insbesondere unmittelbar aufeinander. Die benachbarten Lagen können sich berühren. Eine Anzahl der übereinander gestapelten Lagen variiert über die Strahlungshauptseite hinweg. Mit anderen Worten ist an nicht allen Stellen der Strahlungshauptseite eine gleiche Anzahl von Lagen aufgebracht.In accordance with at least one embodiment, the conversion element comprises a plurality of layers stacked one above the other. The layers follow in a direction perpendicular to the main radiation side, in particular directly on one another. The neighboring layers can touch each other. A number of the stacked layers vary across the main radiation side. In other words, an equal number of layers are applied to not all points of the main radiation side.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die einzelnen Lagen jeweils eine Dicke zwischen einschließlich 1 µm und 20 µm oder zwischen einschließlich 1 µm und 5 µm auf. Die maximale Anzahl der Lagen, die über der Strahlungshauptseite aufgebracht ist, beträgt bevorzugt mindestens zwei oder mindestens drei oder mindestens zehn. Alternativ oder zusätzlich weist das Konversionselement höchstens 50 Lagen oder höchstens 25 Lagen auf. In accordance with at least one embodiment, the individual layers each have a thickness of between 1 μm and 20 μm, or between 1 μm and 5 μm, inclusive. The maximum number of layers applied over the main radiation side is preferably at least two or at least three or at least ten. Alternatively or additionally, the conversion element has at most 50 layers or at most 25 layers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen alle Lagen, im Rahmen der Herstellungstoleranzen, die gleiche Materialzusammensetzung auf. Insbesondere weisen die Lagen jeweils die selben Leuchtstoffe in der selben Konzentration oder im selben Konzentrationsverhältnis auf. Hierbei emittiert das Halbleiterbauteil im Betrieb besonders bevorzugt über die gesamte Strahlungshauptseite hinweg Strahlung mit dem gleichen Farbort. Gleicher Farbort kann bedeuten, dass ein lokaler Farbort von einem Mittelwert des Farborts um höchstens 0,02 Einheiten oder um höchstens 0,01 Einheiten in der CIE-Normfarbtafel abweicht. In accordance with at least one embodiment, all the layers have the same material composition, within the scope of the manufacturing tolerances. In particular, the layers each have the same phosphors in the same concentration or in the same concentration ratio. In this case, during operation, the semiconductor component emits radiation with the same color location particularly preferably over the entire main radiation side. The same color locale may mean that a local color location deviates from a mean of the color locus by at most 0.02 units or at most 0.01 units in the CIE standard color chart.
Durch eine unterschiedliche Anzahl von Lagen gleicher Materialzusammensetzung sind insbesondere bei vergleichsweise großen Leuchtdiodenchips Herstellungsschwankungen beim Erzeugen der Halbleiterschichtenfolge oder auch bei der Erzeugung des Konversionselements ausgleichbar. Mit anderen Worten wird lokal die passende Anzahl von Lagen aufgebracht, um einen Zielfarbort der emittierten Strahlung einzustellen.Due to a different number of layers of the same material composition, manufacturing fluctuations in the generation of the semiconductor layer sequence or even in the generation of the conversion element can be compensated, in particular for comparatively large LED chips. In other words, the appropriate number of layers are applied locally to set a target color location of the emitted radiation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Konversionselement oder mindestens ein Teilelement des Konversionselements als Indikator ausgebildet. Zum Beispiel ist dann das Konversionselement ein Indikator für ionisierende Strahlung, Temperatur und/oder Umgebungsfeuchtigkeit. Das Konversionselement und/oder das Halbleiterbauteil ist dann dazu eingerichtet, abhängig von einer der genannten Größen Strahlung einer bestimmten spektralen Zusammensetzung zu emittieren. Beispielsweise emittiert das Halbleiterbauteil blaues Licht bei niedrigen Temperaturen und rotes oder rötlicheres Licht bei höheren Temperaturen. Das Konversionselement kann also Thermochromfarben und/oder Hydrochromfarben umfassen. In accordance with at least one embodiment, the conversion element or at least one subelement of the conversion element is designed as an indicator. For example, then the conversion element is an indicator of ionizing radiation, temperature and / or ambient humidity. The conversion element and / or the semiconductor component is then configured to emit radiation of a specific spectral composition as a function of one of the variables mentioned. For example, the semiconductor device emits blue light at low temperatures and red or redder light at higher temperatures. The conversion element can thus comprise thermochromic colors and / or hydrochromic colors.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils angegeben. Bevorzugt wird mit dem Verfahren ein Halbleiterbauteil hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des Verfahrens sind daher auch für das Halbleiterbauteil offenbart und umgekehrt. In addition, a method for producing an optoelectronic semiconductor device is specified. Preferably, the method produces a semiconductor device as specified in connection with one or more of the above embodiments. Features of the method are therefore also disclosed for the semiconductor device and vice versa.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren mindestens oder nur die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:
- – Bereitstellen eines oder mehrerer Leuchtdiodenchips mit einer Strahlungshauptseite,
- – Aufbringen eines oder mehrerer Konversionselemente, die zu einer Umwandlung von vom Leuchtdiodenchip emittierter Primärstrahlung in eine hiervon verschiedene Sekundärstrahlung eingerichtet sind, auf die Strahlungshauptseite, wobei das Konversionselement in über die Strahlungshauptseite hinweg variierender Dicke und/oder Materialzusammensetzung aufgebracht wird.
- Providing one or more light-emitting diode chips with a main radiation side,
- - Applying one or more conversion elements, which are adapted to a conversion of the light emitting diode chip emitted primary radiation into a different secondary radiation, on the main radiation side, wherein the conversion element is applied in over the main radiation side of varying thickness and / or material composition.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Aufbringen mindestens eines Teils des Konversionselements wenigstens die folgenden Schritte, etwa in der angegebenen Reihenfolge:
- – Bereitstellen mindestens eines Teils des Konversionselements, wobei das Konversionselement an einer Trägerhauptseite eines Zwischenträgers angebracht ist,
- – Anordnen des Teils des Konversionselements derart, dass es der Strahlungshauptseite zugewandt ist und einen Abstand zu der Strahlungshauptseite aufweist, und
- – Ablösen des Teils des Konversionselements von dem Zwischenträger und Aufbringen auf die Strahlungshauptseite mittels Bestrahlen und Erhitzen eines Absorberbestandteils des Konversionselements und/oder einer zwischen dem Konversionselement und dem Zwischenträger befindlichen Ablöseschicht mit einer gepulsten Laserstrahlung, die den Zwischenträger durchstrahlt.
- Providing at least part of the conversion element, the conversion element being mounted on a carrier main side of an intermediate carrier,
- Arranging the part of the conversion element such that it faces the main radiation side and is at a distance from the main radiation side, and
- Detachment of the part of the conversion element from the intermediate carrier and application to the main radiation side by irradiation and heating of an absorber component of the conversion element and / or a release layer located between the conversion element and the intermediate carrier with a pulsed laser radiation which irradiates the intermediate carrier.
Mit anderen Worten wird durch die gepulste Laserstrahlung das Konversionselement abschnittsweise von dem Zwischenträger entfernt. Der Absorberbestandteil und/oder die Ablöseschicht gehen dabei teilweise oder vollständig in eine Gasphase über. Durch die Volumenausdehnung, die mit dem Übergang vom Festkörper in die Gasphase verbunden ist, wird der entsprechende Teil des Konversionselements von dem Zwischenträger weg beschleunigt hin zu der Strahlungshauptseite. Das Ablösen des Konversionselements von dem Zwischenträger ist bevorzugt nicht oder nicht wesentlich gravitationsgetrieben. In other words, the conversion element is removed in sections from the intermediate carrier by the pulsed laser radiation. The absorber component and / or the release layer are partly or completely converted into a gas phase. Due to the volume expansion, which is connected to the transition from the solid to the gas phase, the corresponding part of the conversion element is accelerated away from the intermediate carrier towards the main radiation side. The detachment of the conversion element from the intermediate carrier is preferably not or not substantially gravitationally driven.
Durch ein solches Verfahren lässt sich eine Vielzahl von Lagen gezielt und lokal auf der Strahlungshauptseite positionieren. Es können gleichartige oder auch voneinander verschiedene Materialien, hinsichtlich ihrer Materialzusammensetzung und/oder Dicke, über der Strahlungshauptseite sequentiell aufgebracht werden.By means of such a method, a multiplicity of layers can be selectively and locally positioned on the main radiation side. Equal or different materials may be applied sequentially, in terms of their material composition and / or thickness, over the main radiation side.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird mindestens ein Teil des Konversionselements nacheinander in mehreren, übereinander folgenden Lagen auf der Strahlungshauptseite des Leuchtdiodenchips aufgebracht. Nach dem Aufbringen von zumindest einer der Lagen wird ein Farbort der von dem Leuchtdiodenchip zusammen mit dem bereits auf dem Leuchtdiodenchip angebrachten Teil des Konversionselements emittierten Strahlung ermittelt. Abhängig von dem ermittelten Farbort werden weitere Lagen des Konversionselements auf dem Leuchtdiodenchip aufgebracht. Der Farbort kann lokal gemessen werden, so dass verschiedene Stellen der Strahlungshauptseite mit einer unterschiedlichen Anzahl von Lagen belegbar sind. In accordance with at least one embodiment of the method, at least one part of the conversion element is applied successively in a plurality of successive layers on the main radiation side of the light-emitting diode chip. After the application of at least one of the layers, a color location of the radiation emitted by the light-emitting diode chip together with the part of the conversion element already mounted on the light-emitting diode chip is determined. Depending on the determined color location, further layers of the conversion element are applied to the light-emitting diode chip. The color locus can be measured locally, so that different parts of the main radiation side can be assigned a different number of layers.
Ebenso kann eine lokale Farbortmessung auch über einen Wafer mit einer Vielzahl von Leuchtdiodenchips hinweg erfolgen. Über die lokal unterschiedliche Anzahl der Lagen kann dann der Farbort der von den Leuchtdiodenchips emittierten Strahlung über den gesamten Wafer hinweg reguliert werden. Derart können über den Wafer hinweg auftretende herstellungsbedingte Unterschiede in der epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichtenfolge der Leuchtdiodenchips ausgeglichen werden.Likewise, a local color location measurement can also take place via a wafer with a multiplicity of light-emitting diode chips. By means of the locally different number of layers, the color location of the radiation emitted by the light-emitting diode chips can then be regulated over the entire wafer. In this way, production-related differences in the epitaxially grown semiconductor layer sequence of the light-emitting diode chips occurring across the wafer can be compensated for.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird mindestens ein Teil des Konversionselements mit einem Bestückungsautomaten, englisch Pick and Place Machine, mittels Tampondruck oder mittels Tintenstrahldruck auf die Strahlungshauptseite aufgebracht. Durch solche Verfahren lassen sich vergleichsweise große Dicken des Konversionselements effizient erzielen.In accordance with at least one embodiment of the method, at least part of the conversion element is applied to the main radiation side using a pick and place machine, by means of pad printing or by means of inkjet printing. By such methods, comparatively large thicknesses of the conversion element can be achieved efficiently.
Es ist möglich, dass eines der im vorhergehenden Absatz genannten Verfahren mit dem Laserabhebeverfahren mittels gepulster Laserstrahlung von einem Zwischenträger kombiniert wird. Beispielsweise ist es möglich, dass eine erste, vergleichsweise dicke und durchgehende Schicht mit dem Bestückungsautomaten, mittels Tampondruck oder mittels Tintenstrahldruck erzeugt wird und dass dann eine Korrektur der lokal emittierten Farborte mittels des Laserabhebeverfahrens erzielt wird. It is possible that one of the methods mentioned in the preceding paragraph is combined with the laser lifting method by means of pulsed laser radiation from an intermediate carrier. For example, it is possible for a first, comparatively thick and continuous layer to be produced with the placement machine, by means of pad printing or by means of inkjet printing, and then a correction of the locally emitted color locations is achieved by means of the laser lifting method.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil sowie ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.Hereinafter, an optoelectronic semiconductor device described herein and a method described herein with reference to the drawings using exemplary embodiments will be explained in more detail. The same reference numerals indicate the same elements in the individual figures. However, there are no scale relationships shown, but individual elements can be shown exaggerated for better understanding.
Es zeigen:Show it:
In
Der Leuchtdiodenchip
Von dem Chipsubstrat
Das Konversionselement
In den
Gemäß der
In den schematischen Darstellungen gemäß der
Gemäß der
Beim Ausführungsbeispiel gemäß
In dem Ausführungsbeispiel gemäß
Durch eine solche Anordnung der Teilelemente P, R ist beispielsweise ein Blitzlicht etwa für die Kamera eines Mobiltelefons erzielbar. Durch den höheren Rotanteil insbesondere in einer Bildmitte oder in einem oberen Bereich auf Gesichtshöhe können Effekte wie eine lebendigere und/oder frischere Gesichtsfarbe beim Fotografieren erzielt werden. By such an arrangement of the sub-elements P, R, for example, a flash light about the camera of a mobile phone can be achieved. Due to the higher proportion of red, in particular in the middle of a picture or in an upper area on face height, effects such as a livelier and / or fresher face color can be achieved during photography.
Ebenso sind auf diese Weise Scheinwerfer im Automobilbereich realisierbar. Beispielsweise emittiert ein Teilbereich der Strahlungshauptseite dann mit einem geringeren Blauanteil und wirkt weniger blendend. Auch Spezialleuchten als technisch einfach umsetzbare Individualisierung, insbesondere unterschiedlicher blauer Leuchten für unterschiedliche Absatzmärkte oder als Wertigkeitsmerkmal für unterschiedliche Modellreihen, sind hierdurch einfach herstellbar. Auch eine herstellertypische Farbtemperaturverteilung im Leuchtbild etwa zu einer Markenerkennung ist möglich. Likewise, headlights in the automotive sector can be realized in this way. For example, a subregion of the main radiation side then emits a lower proportion of blue and is less dazzling. Even special lights as a technically easy to implement customization, especially different blue lights for different markets or as a valence feature for different model series, this can be easily produced. A manufacturer-specific color temperature distribution in the light image about a brand recognition is possible.
Weiterhin sind Halbleiterbauteile
Beim Ausführungsbeispiel gemäß
Die Halbleiterschichtenfolge des Leuchtdiodenchips
In
Gemäß
Der Leuchtdiodenchip
Im Ausführungsbeispiel gemäß
In
An einer Trägeroberseite
Ein Abstand D zwischen der Schicht
Eine laterale Ausdehnung der Laserstrahlung
Abweichend von der Darstellung gemäß
In
Zwischen dem Aufbringen aufeinanderfolgender Lagen ist es möglich, den Halbleiterchip
Optional liegt das Rohmaterial für das Konversionselement
In den
Gemäß
In
Gemäß
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass das Konversionselement
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede neue Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. The invention described here is not limited by the description based on the embodiments. Rather, the invention encompasses every new feature as well as every new combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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